Rentgenovskaya astronomiya

---

<< 3. Mehanizmy generacii izlucheniya | Oglavlenie | 5. Formirovanie rentgenovskih spektrov >>

4. Kratkie harakteristiki istochnikov rentgenovskogo izlucheniya.

V processe rentgenovskih issledovanii neba vyyasnilos',chto mnogie izvestnye klassy astrofizicheskih ob'ektov izluchayut v rengenovskom diapazone.Odnako, krome nih, byli obnaruzheny novye klassy astrofizicheskih ob'ektov, ranee neizvestnyh.Zdes' my kratko opishem razlichnye tipy istochnikov rentgenovskogo izucheniya.

Solnce. Izluchayut v rentgene korona i hromosfernye vspyshki. Svetimost' korony v rentgenovskom diapazone ( erg/s).

Normal'nye zvezdy. Rentgenovskoe izluchenie svyazano s koronami. Otnoshenie rentgenovskoi svetimosti k opticheskoi vozrastaet ot u O-B zvezd do u zvezd klassa M0. Svyaz' prostaya. Moshnost' korony zavisit ot velichiny magnitnogo polya, magnitnoe pole generiruetsya konvektivnoi obolochkoi, a naibolee razvitymi konvektivnymi obolochkami obladayut samye holodnye zvezdy.

Peremennye zvezdy tipa RS Gonchih Psov. Eti zatmenno-peremennye zvezdy harakterizuyutsya fotometricheskoi aktivnost'yu, svyazannoi s pyatnami na poverhnosti zvezdy. Rentgenovskoe izluchenie voznikaet v vysokotemperaturnoi korone, svyazannoi s aktivnymi oblastyami na glavnoi komponente, i vo vremya vspyshek, analogichnyh solnechnym. Postoyannaya rentgenovskaya svetimost' erg/s (Kapella) - erg/s ( Gem). Vo vremya vspyshek uvelichivaetsya v neskol'ko raz.

Zatmenno-dvoinye zvezdy. V nekotoryh dvoinyh zvezdah odna iz komponent imeet zvezdnyi veter. Veshestvo vetra formiruet udarnyi front pri stolknovenii so vtoroi zvezdoi. Temperatura za frontom udarnoi volny K, i veshestvo pri takih temperaturah izluchaet v rentgenovskom diapazone spektra. Primer: Algol' () erg/s.

Vspyhivayushie zvezdy i zvezdy tipa T Tau. Vspyhivayushie zvezdy tipa UV Cet i nepravil'nye peremennye zvezdy, nahodyashiesya na stadii evolyucii do glavnoi posledovatel'nosti (tipa T Tau), takzhe yavlyayutsya istochnikami rentgenovskogo izlucheniya. Rentgenovskoe izluchenie etih klassov zvezd mozhet byt' svyazano s magnitnymi yavleniyami tipa vspyshek v ih atmosferah, libo s formirovaniem udarnogo fronta v atmosfere v processe akkrecii veshestva (u zvezd tipa T Tau). Postoyannoe rentgenovskoe izluchenie erg/s, otnoshenie rentgenovskoi svetimosti k opticheskoi i povyshaetsya vo vremya vspyshek.

Ostatki sverhnovyh. Vse ostatki sverhnovyh yavlyayutsya istochnikami rentgenovskogo izlucheniya. Razlichayut neskol'ko tipov rentgenovskogo izlucheniya v ostatkah sverhnovyh. Pleriony - ostatki, imeyushie v centre aktivnye pul'sary, postavlyayushie bystrye elektrony, izluchayut za schet rentgenovskogo "hvosta" sinhrotronnogo izlucheniya. Eto, naprimer, Krabovidnaya tumannost', t.e. sravnitel'no molodye ostatki sverhnovyh. Bolee starye ostatki izluchayut v rentgene, kogda razletayushayasya obolochka nachinaet vzaimodeistvovat' s mezhzvezdnoi sredoi, formiruya udarnyi front, nagretyi do K. Rentgenovskaya svetimost' Kraba erg/s, obolochechnyh ostatkov erg/s.

Fonovoe izluchenie. Vse nebo yavlyaetsya slabym istochnikom rentgenovskogo izlucheniya. V myagkoi oblasti ono obuslovleno teplovym izlucheniem ( K) koronal'noi komponenty mezhzvezdnogo gaza, a v bolee zhestkoi oblasti - slabymi nerazreshennymi istochnikami. Polnaya rentgenovskaya svetimost' fonovogo izlucheniya Galaktiki erg/s.

Rentgenovskie tumannosti. Rentgenovskoe izluchenie obuslovleno vzaimodeistviem zvezdnogo vetra ot zvezd vysokoi svetimosti s mezhzvezdnoi sredoi v OB associaciyah. Rentgenovskaya svetimost' tumannosti v sozvezdii Kilya erg/s i obuslovlena vetrom ot 15 zvezd klassov O i WR.

Galaktiki so vspyshkami zvezdoobrazovaniya. Yavlyayutsya istochnikami povyshennoi rentgenovskoi svetimosti iz-za obiliya v nih ostatkov sverhnovyh i goryachih molodyh zvezd. Svetimosti etih galaktik v rentgene erg/s.

Yadra aktivnyh galaktik i kvazary. Veroyatnee vsego, rentgenovskoe izluchenie kvazarov i seifertovskih galaktik svyazano s akkrecionnymi diskami vokrug sverhmassivnyh chernyh dyr v ih centre. Rentgenovskaya svetimost' uvelichivaetsya ot erg/s u seifertovskih galaktik do erg/s u kvazarov. Rentgenovskoe izluchenie radiogalaktik svyazano s oblakami goryachih elektronov, vybrasyvaemyh iz yadra. Ih svetimost' erg/s. Rentgenovskie spektry bol'shinstva aktivnyh yader i kvazarov - stepennye i formiruyutsya, po-vidimomu, v processe obratnogo komptonovskogo rasseyaniya.

Skopleniya galaktik. Rentgenovskoe izluchenie skoplenii galaktik svyazano s goryachim mezhgalakticheskim gazom (T K). Svetimost' etogo gaza v skopleniyah erg/s (skopleniya v Deve i v Persee). Goryachii gaz obrazovalsya na stadii formirovaniya galaktik i ostyvaet kraine medlenno vvidu maloi plotnosti.

Rentgenovskie pul'sary. Pri akkrecii veshestva na zamagnichennuyu (N Gs) neitronnuyu zvezdu v dvoinoi sisteme, veshestvo stekaet na zvezdu po magnitnym silovym liniyam na magnitnye polyusa zvezdy. Obrazuetsya akkrecionnaya kolonka, izluchayushaya v rentgene, i iz-za vrasheniya zvezdy (magnitnye polyusa ne sovpadayut s polyuami vrasheniya) formiruyutsya regulyarnye rentgenovskie impul'sy. Izmeneniya rentgenovskoi svetimosti so vremenem imeyut v principe bolee slozhnyi harakter iz-za vozmozhnyh zatmenii v sisteme i iz-za precessii. Svetimost' nekotoryh sistem mozhet prevyshat' Eddingtonovskuyu, tak kak plazma uderzhivaetsya magnitnym polem, a ne gravitaciei. Svetimost' istochnikov ot do erg/s (SMC X-1, LMC X-4).

Barstery. Pri akkrecii na neitronnuyu zvezdu so slabym magnitnym polem rentgenovskii pul'sar ne poyavlyaetsya. Obychno svetit pochti postoyanno akkrecionnyi disk, odnako veshestvo, nakaplivaemoe na poverhnosti neitronnoi zvezdy, dostigaya kriticheskoi massy, ispytyvaet termoyadernyi vzryv, v processe kotorogo bogatoe vodorodom veshestvo prevrashaetsya v gelii i drugie tyazhelye elementy. Eto vedet k vspyshkam rentgenovskogo izlucheniya, povtoryayushimsya cherez 4-12 chasov. Krome etih vspyshek u nekotoryh barsterov (MXB 1730-335) nablyudayutsya vspyshki vtorogo tipa, bolee chastye (otsyuda - bystrye barstery) s intervalom ot 20 do 400 sekund, svyazannye, po-vidimomu, s neustoichivost'yu akkrecionnogo diska. Svetimost' barstera vo vremya vspyshki erg/s, v spokoinom sostoyanii erg/s. Vo vremya vspyshki vydelyaetsya v 100 raz men'she energii, chem v predshestvovavshii ei spokoinyi period, t.k. v processe akkrecii na tipichnuyu neitronnuyu zvezdu na odin nuklon vydelyaetsya v 100 raz bol'she potencial'noi gravitacionnoi energii, chem v processe termoyadernoi reakcii. Vspyshki dlyatsya neskol'ko minut, chem dol'she predshestvovavshii ei spokoinyi period, tem moshnee vspyshka. Izvestno okolo 50 barsterov, iz nih - 6 v sharovyh skopleniyah.

Cyg X-1 i podobnye emu istochniki. Nekotorye istochniki rentgenovskogo izlucheniya, naprimer, Cyg X-1, pokazyvayut bystrye nepravil'nye izmeneniya bleska kak na ochen' malen'kih vremenah (poryadka millisekund), tak i na ochen' bol'shih, ot mesyacev do let. Cyg X-1 - eto dvoinaya sistema, otnosyashayasya k klassu massivnyh rentgenovskih dvoinyh (High-Mass X-ray Binaries - HMXB). Eto oznachaet, chto opticheskaya zvezda v etih sistemah - goryachaya zvezda -gigant ili sverhgigant spektral'nogo klassa O-B-A massoi , teryayushaya massu v vide vetra. Vtorichnaya zvezda, yavlyayushayasya kompaktnym ob'ektom - neitronnoi zvezdoi ili chernoi dyroi, akkreciruet veshestvo vetra, chto i sluzhit istochnikom rentgenovskogo izlucheniya v sisteme. V istochnike Cyg X-1 opticheskaya zvezda - sverhgigant spektral'nogo klassa A 9-oi zvezdnoi velichiny - HD 226868. Rentgenovskaya svetimost' erg/s. Eto veroyatnyi kandidat v chernye dyry, tak kak ego massa . Sushestvuet neskol'ko istochnikov takogo tipa.

Malomassivnye rentgenovskie dvoinye istochniki - Low-Mass X-ray Binaries (LMXB). Vidimyi komponent sistemy, kak pravilo, krasnyi karlik (rezhe - krasnyi gigant), perepolnyayushii svoyu polost' Rosha, chto privodit k akkrecii na vtorichnuyu kompaktnuyu (neitronnuyu) zvezdu. Istochniki imeyut svetimosti, blizkie k Eddingtonovskoi ( erg/s). Primery: Cyg X-3, Sco X-1.

Krome togo, sushestvuet populyaciya slabyh istochnikov so svetimostyami erg/s. Vozmozhno, eto takzhe sistemy s krasnymi karlikami. K slabym rentgnovskim istochnikam otnositsya takzhe SS 433.

Tranzienty. Krome postoyannyh rentgenovskih istochnikov, sushestvuyut istochniki vspyhivayushie i cherez nekotoroe vremya ugasayushie. Yarkost' nekotoryh ih nih prevyshaet yarkost' istochnika Sco X-1, yarchaishego iz stabil'nyh rentgenovskih istochnikov. Tranzienty podrazdelyayutsya na medlennye i bystrye. U medlennyh vspyshka dlitsya nedeli i mesyacy, a u bystryh - neskol'ko chasov i dnei. Medlennye istochniki nazyvayut eshe rentgenovskimi novymi (X-ray Novae). Eto malomassivnye rentgenovskie sistemy, v kotoryh temp akkrecii uvelichivaetsya na neskol'ko poryadkov odin raz v 10-50 let libo iz-za neustoichivostei vblizi vneshnego kraya akkrecionnogo diska, libo iz-za uvelicheniya tempa istecheniya so vtorichnoi zvezdy. Sredi rentgenovskih novyh nahoditsya naibol'shee kolichestvo kandidatov v chernye dyry.

Bystrye tranzienty, po-vidimomu, eto neitronnye zvezdy na orbitah s bol'shim ekscentrisitetom vokrug massivnyh zvezd s vetrom. Temp akkrecii na nih sil'no uvelichivaetsya, kogda nitronnaya zvezda prohodit periastr.

Svetimosti tranzientov v maksimume bleska dostigayut erg/s.

Rentgenovskoe izluchenie kataklizmicheskih peremennyh zvezd. Kataklizmicheskie peremennye zvezdy (Cataclysmic Variables - CV stars) - eto tesnye dvoinye sistemy, opticheskaya zvezda v kotoryh yavlyaetsya krasnym karlikom (rezhe - krasnym gigantom), perepolnyayushim svoyu polost' Rosha, a glavnaya - belym karlikom. V zavisimosti ot velichiny magnitnogo polya belogo karlika kataklizmicheskie peremennye zvezdy podrazdelyayutsya na tri klassa:

1. Polyary - s sil'nym magnitnym polem ( Gs). V etih sistemah Al'venovskii radius (na kotorom davlenie magnitnogo polya ravno dinamicheskomu davleniyu akkreciruemoi materii ) sravnim s razmerom polosti Rosha belogo karlika. V etom sluchae akkrecionnyi disk ne obrazuetsya, i plazma techet vdol' silovyh linii magnitnogo polya na magnitnye polyusa belogo karlika. Eti sistemy podobny rentgenovskim pul'saram. Mehanizm izlucheniya v opticheskoi oblasti spektra - ciklotronnyi, poetomu izluchenie sil'no polyarizovano (otsyuda - polyary). Rentgenovskoe izluchenie poyavlyaetsya za schet tormoznyh processov v udarnoi volne nad magnitnymi polyusami i ciklotronnogo izlucheniya elektronov v magnitnom pole. Rentgenovskaya svetimost' ih nevelika erg/s (AM Her).

2. Promezhutochnye polyary (ili tipa DQ Her). Magnitnoe pole ih bolee slaboe ( Gs), i Al'venovskii radius v neskol'ko raz men'she polosti Rosha. V etom sluchae akkrecionnyi disk obrazuetsya i prostiraetsya do radiusa Al'vena, gde on razrushaetsya i dalee kartina techeniya podobna polyaram.

3. Novopodobnye i karlikovye novye zvezdy. Magnitnoe pole belogo karlika v etih sistemah ne okazyvaet vliyaniya na techenie veshestva, i akkrecionnyi disk prostiraetsya do poverhnosti belogo karlika. Rentgenovskoe izluchenie obrazuetsya v pogranichnom sloe mezhdu akkrecionnym diskom i poverhnost'yu belogo karlika, gde skorost' vrasheniya veshestva umen'shaetsya ot keplerovskoi v diske do skorosti vrasheniya belogo karlika ( erg/s). Pri vysokom tempe akkrecii ( M/god) process akkrecii stacionaren, i takie sistemy nazyvayutsya novopodobnymi. Nakaplivayusheesya na belom karlike bogatoe vodorodom veshestvo sposobno vzryvat'sya (iz-za termoyadernyh reakcii) s periodom let, porozhdaya fenomen Novyh i povtornyh Novyh zvezd (analog barsterov). Pri men'shem tempe akkrecii ( M/god) process akkrecii nestacionaren iz-za neustoichivosti vblizi vneshnego kraya akkrecionnogo diska, chto privodit k fenomenu karlikovyh novyh - uvelicheniyu bleska na neskol'ko zvezdnyh velichin raz v neskol'ko desyatkov dnei (analog rentgenovskih novyh).

Sverhmyagkie rentgenovskie istochniki - SuperSoft X-ray Sources (SSS). Eti rentgenovskie istochniki byli issledovany v nachale 90-h godov sputnikom "ROSAT". Oni imeyut ochen' myagkie spektry (90% fotonov imeyut energii men'she 0.5 keV) i vysokie svetimosti erg/s. (ris.9) Eti istochniki byli interpretirovany kak tesnye dvoinye sistemy s belym karlikom i vtorichnoi zvezdoi spektral'nogo klassa F, perepolnyayushei svoyu polost' Rosha. Temp akkrecii v etih sistemah nastol'ko vysok ( M/god), chto na poverhnosti belogo karlika osushestvlyaetsya stacionarnoe termoyadernoe gorenie vodoroda. Istochnikom rentgenovskogo izlucheniya, takim obrazom, yavlyaetsya goryachii ( K) belyi karlik.

---

<< 3. Mehanizmy generacii izlucheniya | Oglavlenie | 5. Formirovanie rentgenovskih spektrov >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: rentgenovskoe izluchenie - kosmicheskie observatorii - detektory izlucheniya - rentgenovskie istochniki Publikacii so slovami: rentgenovskoe izluchenie - kosmicheskie observatorii - detektory izlucheniya - rentgenovskie istochniki
Sm. takzhe: Tumannost' Orla i goryachie rentgenovskie zvezdy 2MASS J17554042+6551277 Teleskop JWST na puti k tochke L2 Kosmicheskii teleskop "Dzheims Vebb" nad Zemlei Neozhidannoe rentgenovskoe izluchenie iz skopleniya galaktik v Persee Kosmicheskii teleskop im. Dzheimsa Vebba: prizraki i zerkala Vysokoenergichnoe izluchenie Andromedy Vse publikacii na tu zhe temu >>